O Departamento de Energia dos EUA selecionou a IBM para um projeto da Fase I da Missão Genesis, focado no desenvolvimento de aplicações quânticas assistidas por IA. A empresa também planeja fornecer até US$ 50 milhões em acesso a sistemas quânticos da IBM para os laboratórios nacionais do Departamento de Energia e seus parceiros nos próximos cinco anos.
A Missão Genesis está construindo uma estrutura nacional de computação científica que reúne IA, computação clássica de alto desempenho, computação quântica, instrumentos científicos e dados de pesquisa. A seleção da IBM adiciona um componente quântico ao primeiro conjunto de projetos no âmbito do processo de Solicitação de Propostas da Missão Genesis.
Este trabalho complementa a infraestrutura de computação planejada pelo Departamento de Energia (DOE) no Laboratório Nacional de Oak Ridge. Como relatado anteriormente, o sistema Lux da AMD deverá se tornar a primeira plataforma totalmente operacional da Missão Genesis, com projetos financiados programados para começar a utilizá-lo em outubro de 2026. O Lux combina GPUs AMD Instinct MI355X, CPUs EPYC e rede Pensando para suportar serviços de IA, cargas de trabalho convencionais de HPC, simulação e fluxos de trabalho de pesquisa com uso intensivo de dados. A contribuição da IBM visa estender esse modelo para incluir recursos quânticos para cargas de trabalho onde sistemas clássicos e IA, por si só, são insuficientes.
Desenvolvimento de aplicações quânticas assistidas por IA
O projeto de Fase I da IBM examinará um fluxo de trabalho inverso para identificar aplicações de computação quântica. Em vez de começar com um problema científico e procurar um algoritmo quântico, a IBM planeja começar com algoritmos quânticos conhecidos e usar um assistente de pesquisa de IA para localizar problemas científicos na literatura publicada que atendam aos requisitos dos algoritmos.
O sistema analisaria artigos científicos, identificaria possíveis algoritmos adequados ao problema, os avaliaria segundo critérios definidos por humanos e produziria uma explicação para que os pesquisadores pudessem avaliá-los. O objetivo é reduzir o esforço manual envolvido na análise da literatura científica e descobrir candidatos a aplicações que poderiam passar despercebidos.
Os financiamentos da Fase I do Departamento de Energia (DOE) têm como objetivo estabelecer e testar fluxos de trabalho de pesquisa antes do financiamento e implementação em larga escala. As equipes avaliarão se as abordagens habilitadas por IA podem acelerar as descobertas, melhorar a precisão preditiva, aprimorar os fluxos de trabalho experimentais ou identificar novas oportunidades de pesquisa.
Sistemas quânticos disponíveis para laboratórios do Departamento de Energia dos EUA
A IBM anunciou que disponibilizará sistemas, incluindo o IBM Quantum Heron de 156 qubits e o IBM Quantum Nighthawk de 120 qubits, para os laboratórios nacionais do Departamento de Energia dos EUA e seus parceiros de pesquisa. A empresa também fornecerá suporte técnico para a integração do hardware quântico com os ambientes de IA e HPC existentes nos laboratórios.
A IBM opera 15 sistemas quânticos e relata um tempo de atividade superior a 97% em toda a frota. Sua mais recente arquitetura Nighthawk inclui 120 qubits programáveis, suporta mais de 5,000 operações quânticas e oferece uma taxa de transferência de até 100,000 circuitos por segundo.
O valor prático do programa dependerá da integração do fluxo de trabalho, e não apenas do hardware quântico. É provável que os sistemas quânticos sejam usados seletivamente, com a IA restringindo grandes áreas de pesquisa e os supercomputadores convencionais acelerados por GPU lidando com simulação e processamento de dados. Os processadores quânticos podem então ser direcionados para partes específicas de uma carga de trabalho que são difíceis de modelar eficientemente com métodos clássicos.
A pesquisa sobre sais fundidos ilustra o modelo.
A IBM citou uma colaboração recente com o Laboratório Nacional de Oak Ridge e a Cleveland Clinic como um exemplo dessa abordagem. As organizações utilizaram um fluxo de trabalho centrado na física quântica para estudar sais fundidos relevantes para a produção de combustível de trítio para sistemas de energia de fusão.
Agentes de IA pesquisaram e filtraram materiais candidatos do arquivo de pesquisa de sais fundidos do ORNL, que abrange aproximadamente 70 anos de pesquisa. Supercomputadores com aceleração por GPU modelaram os materiais pré-selecionados, enquanto computadores quânticos foram aplicados aos aspectos computacionalmente mais complexos das simulações.
Essa divisão de trabalho está alinhada com a abordagem mais ampla da Missão Genesis. Espera-se que o Lux forneça uma plataforma de curto prazo para fluxos de trabalho integrados de IA e HPC, incluindo simulações, gêmeos digitais, ambientes de laboratório autônomos e serviços persistentes de IA. O projeto da IBM introduz a computação quântica como um recurso adicional que pode ser conectado a esses fluxos de trabalho à medida que surgirem aplicações científicas adequadas.
O roteiro da Missão Genesis também inclui o Discovery, um sistema de classe exaescala com entrega prevista para o ORNL em 2028. Espera-se que o Discovery utilize CPUs AMD EPYC "Venice" de 6ª geração , GPUs AMD Instinct MI430X e uma plataforma HPE Cray com armazenamento DAOS. Juntos, Lux, Discovery e os recursos quânticos associados delineiam uma estratégia do Departamento de Energia (DOE) centrada na integração progressiva de IA, HPC, dados e arquiteturas de computação emergentes em fluxos de trabalho de pesquisa científica.
A IBM já trabalha com laboratórios do Departamento de Energia dos EUA, incluindo Lawrence Berkeley, Oak Ridge e Los Alamos. O projeto Genesis Mission formaliza mais uma via para avaliar onde a computação quântica pode agregar valor mensurável em conjunto com a infraestrutura de IA e HPC que está sendo implantada nos laboratórios nacionais.
Amazon